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Elea iC utiliza BIM para ampliar el túnel de Karavanke

Caso de estudio

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Asfinag y DARS (empresas de gestión de autopistas de Austria y Eslovenia) solicitaron a Elea iC que participara en el diseño del segundo tubo del túnel de Karavanke, una estructura de un único tubo de 8 kilómetros por el que pasa una autopista de dos sentidos de tránsito que conecta Austria y Eslovenia.

El diseño original planteaba la construcción de dos tubos; sin embargo, debido a la falta de tráfico, finalmente se convirtió en un túnel de tubo único. Tras la apertura al público, el incesante aumento del tráfico, el deterioro del soporte y la falta de medidas de seguridad obligaron a construir un segundo tubo para garantizar la eficiencia de la instalación en el futuro.

Objetivo del proyecto: implementación piloto de BIM

El objetivo era implementar de forma sistemática una metodología BIM en el proyecto, además de explorar las ventajas y los retos que esta decisión suponía para la planificación, la ejecución y el control de actividades relacionadas con BIM, como:

  • Creación de listas completas de requisitos de información para el empleador que el cliente usará también en proyectos futuros.
  • Creación de un plan de ejecución BIM integral que el cliente usará también en proyectos futuros.
  • Modelado 3D (modelos de diseño y conforme a obra), 4D y 5D, y control de calidad basado en modelos.
  • Modelado geológico y geotécnico.
  • Uso de modelos en la fase operativa.
  • Continuación del desarrollo del sistema CAFM (gestión de instalaciones asistida por ordenador, por sus siglas en inglés) existente.
Visualización del túnel con BIM

Se comparten aproximadamente 190 modelos en diferentes disciplinas con 5 sistemas de coordinación distintos usando los estándares de cooperación interdisciplinar IFC y BCF.

Retos exclusivos

Lo que diferencia a este proyecto es la complejidad del conjunto de elementos que lo componen: el túnel, una autopista y varias carreteras secundarias, tres puentes, estructuras de contención, edificios de entrada, servicios, zonas de vertido, etc. A esto se suman su compleja organización (dos organizaciones cliente, una empresa supervisora y diez empresas de diseño involucradas en el proceso de diseño BIM) y la variedad de software BIM utilizado (cinco herramientas de diseño), lo que obligó al equipo a superar los límites de un enfoque BIM abierto. 

El enfoque

En todas las disciplinas se usa un enfoque de BIM cerrado para maximizar la eficiencia en el proceso de diseño. Para mejorar la interoperabilidad y garantizar la calidad de los entregables BIM, se está desarrollando una estructura de datos de los túneles a partir de las normas IFC vigentes, que estará disponible para usos BIM avanzados (por ejemplo, modelado 4D y 5D, CAFM, etc.).

Se utiliza Revit junto con archivos de comandos Dynamo y complementos especiales para necesidades específicas en relación con el modelado de estructuras largas y complejas, como el túnel. De este modo, se mantiene la eficiencia en los trabajos de modelado y especificación de detalles de segmentos longitudinales de gran tamaño.

El intercambio de modelos 4D y 5D entre diferentes soluciones de software (del equipo de diseño, de la empresa de supervisión y del futuro contratista) supone otro de los retos que se gestiona, tanto actualmente como en el futuro, gracias a soluciones de interoperabilidad personalizadas.

Planificación e ingeniería preliminar

El equipo mejoró el proceso general de desarrollo del proyecto teniendo muy presentes las necesidades especiales de los clientes; por ejemplo, mediante el uso de información del proyecto en la fase operativa, la transparencia en la inversión, la mejora en el control del proyecto, etc. El análisis de requisitos mejoró la planificación de todo el proyecto, que se documenta en el exhaustivo plan de ejecución BIM.

El uso de BIM en las primeras fases del diseño permitió mostrar y comunicar el diseño a todos los participantes. Fue la primera vez que se agruparon en un único modelo todas las instalaciones planificadas, los datos geológicos y la infraestructura (todo ello en tres sistemas de coordenadas diferentes: el sistema austríaco, el sistema nacional de coordenadas esloveno y el sistema de coordenadas local). La cuantificación y la estimación de costes iniciales (modelos 4D y 5D) se crearon en esa fase, lo que permitió comprender mejor el proyecto.

Vea el vídeo >

Modelo del proyecto BIM

Modelo federado

Modelo estructural del túnel

Diseño detallado

El equipo mejoró la coherencia de la documentación del proyecto realizando comprobaciones constantes de la calidad, por ejemplo, identificación de incoherencias entre modelos parciales y evaluación, comunicación e implementación de cambios de diseño. Además, se usaron modelos estructurales para el detallado del refuerzo, lo que permitió ahorrar tiempo, dado que varios diseñadores modelaron simultáneamente el refuerzo en los mismos modelos. 

  • Los cambios de diseño realizados durante el proceso de colaboración y el desarrollo del diseño se implementaron en los modelos de las demás disciplinas (y, por lo tanto, en los dibujos generados a partir de esos modelos) de forma más eficiente mediante la norma BCF para la comunicación basada en modelos.
  • El modelo 5D generado a partir de aproximadamente 160 modelos parciales se utilizó para realizar una doble verificación de las cantidades reportadas por diferentes disciplinas de diseño, así como para generar estimaciones de costes más precisas.
  • Las estimaciones de costes se presentaron al cliente en diferentes informes, hojas de cálculo y simulaciones.
  • Los servicios de mantenimiento pudieron comentar las soluciones de diseño usando modelos 3D precisos desde el comienzo, lo que permitió optimizar el diseño teniendo en cuenta el equipamiento disponible.

Análisis y simulación integrados

Se utilizó Autodesk Navisworks Manage para federar todos los modelos parciales que se crearon en tres sistemas de coordenadas diferentes. A continuación, se relacionaron los elementos con la programación temporal creada en Microsoft Project, lo que dio lugar a un modelo 4D integral que sirvión para analizar y optimizar la secuencia de tiempo de las actividades. Así, el equipo del proyecto disfrutó de la ventaja de visualizar la programación temporal y transmitir sugerencias de mejora.

La misma programación temporal y los mismos modelos parciales se utilizaron para crear un modelo 5D en el software RIB iTWO, a fin de analizar las estimaciones de costes. El modelo geológico 3D, combinado con modelos de túnel de Revit, formaron la base para el análisis numérico 3D para la excavación del túnel y el soporte. Se desarrolló un código de programación interno para permitir la comunicación directa entre el modelo geológico y los modelos numéricos.

Modelo del proyecto BIM

Comunicación y colaboración

Colaboración interna, BIM cerrado: internamente, las disciplinas que utilizan Revit como herramienta de diseño utilizan también Revit Server. La comunicación integrada y el uso compartido de modelos agilizan la coordinación interna y el desarrollo del diseño, ya que varias personas pueden trabajar en los mismos modelos a la vez.
Colaboración interdisciplinar, BIM abierto: se emplean las normas IFC y BCF para que varias disciplinas compartan los modelos. Esto se debe a que actualmente están involucradas en el desarrollo del diseño diez empresas y se emplean varias herramientas de creación (RevitCivil 3D, Allplan, ArchiCAD y Urbano). Se utiliza un entorno de datos común (ownCloud y BIM Collab) para compartir archivos entre disciplinas y enlazar (sincronizar) modelos de referencia IFC y archivos BCF con herramientas de creación de diseño, modelos de coordinación, y modelos 4D y 5D. Los demás documentos (dibujos, informes, etc.) también se comparten y almacenan en la misma plataforma.  

Vea el vídeo >

 


El uso de LiDAR para digitalizar las secciones del túnel nos permitió analizar los requisitos para futuros trabajos de excavación, remodelación y relleno. Se utilizaron los datos sin procesar de LiDAR para generar modelos de superficie precisos. Se incorporó la tecnología de realidad aumentada en el túnel para comprender mejor la geología del entorno.

El uso de modelos de realidad virtual nos permitió transmitir nuestra visión de forma eficiente a diferentes participantes clave. Las soluciones de diseño están disponibles de inmediato en cualquier lugar con suficiente capacidad de transferencia de datos usando una solución en la nube estable. El modelo se actualizará constantemente durante la excavación en la fase de construcción para recopilar toda la información de la obra en un modelo en previsión de posibles necesidades futuras.


Entregables

Además de los entregables tradicionales del proyecto (dibujos, informes técnicos, etc.), forman parte de los paquetes de material enviado los siguientes entregables BIM: 

Fase de diseño

  • Plan de ejecución BIM (BEP)
  • Modelos 3D parciales (por disciplina) en el formato estándar IFC
  • Modelos de coordinación e informes de verificación del control de calidad
  • Modelos 4D y 5D en forma de varias hojas de cálculo, informes y simulaciones

Fase de construcción

  • Modelos de estado construido en el formato estándar IFC con la documentación enlazada del estado de construcción necesaria para la gestión de instalaciones (repositorio central de datos de estado construido)
  • Modelos de coordinación e informes de verificación del control de calidad
  • Modelos 5D que usarán los contratistas y supervisores para controlar el progreso y generar informes al respecto

Uno de los principales requisitos que se implementa con el BEP en el proceso de modelado y los entregables es una definición coherente del nivel de detalle (LoD) y el nivel de información (LoI). Se crearon clasificaciones de elementos de túnel y tablas de atributos en colaboración con el cliente (los supervisores y el departamento de gestión de instalaciones) que se implementaron en los modelos en un conjunto de propiedades IFC especial, específico para el proyecto. Las labores de desarrollo de las tablas de atributos continuarán durante la evolución del proyecto y los cambios se incorporarán en los modelos.

Resultados

  • Coherencia y precisión en la documentación del diseño (modelos, dibujos, listas de cantidades, estimaciones de costes, planificaciones temporales, informes de progreso, etc.)
  • Mejor comunicación entre los participantes del proyecto (entorno de datos común, revisión basada en modelos, visualizaciones, comunicación basada en modelos)
  • Mejoras en la estimación y el control de costes, optimización de la tecnología de construcción (secuenciación), control del progreso de la construcción y las modificaciones sobre el terreno y optimización de los procesos de gestión de instalaciones

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